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數(shù)控機床技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢--數(shù)控機床設計CAD化

日期：2009年09月23　來源：本站原創(chuàng)　關鍵字：0
    隨著計算機應用的普及及軟件技術的發(fā)展，CAl)(ComputerAidedDesign，計算機輔助設計)技術得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成浩繁的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選拔和大件整機的靜／動態(tài)特性的分析，計算、預測和優(yōu)化設計，可以對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎上其設計階段就可以看到產(chǎn)品的三維幾何模型嚴逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低成本，增加產(chǎn)品的市場競爭能力。
數(shù)控機床的設計足一項要求較高、綜合性強、工作量大的工作，故更有必要采用CAD技術。
(1)結(jié)構設計模塊化
任何一類機床都是由若干基礎件、標準件和功能部件組成的，盡管在同一類機床中有規(guī)大小和立式、臥式之分，但功能部件大體上都是相似的。為便于發(fā)展同系列和跨系列變形品種，滿足用戶市場的需要，現(xiàn)在許多機床生產(chǎn)廠家都在發(fā)展自己產(chǎn)品的模塊化結(jié)構設計。
(2)數(shù)控機床結(jié)構的創(chuàng)新
數(shù)控機床的結(jié)構技術重大突破的突出表現(xiàn)是近年來已出現(xiàn)的所謂6條，，腿”結(jié)構的加工中心。它采用可以伸縮的6條“腿”(伺服軸)支撐并連接上平臺(裝有主軸頭)與下平臺(裝
有工作臺的構架結(jié)構取代傳統(tǒng)的床身、立柱等支撐結(jié)構，這是一種沒有任何導軌與滑板的竺謂“虛軸機床”(VirtualAxisMachine)。它具有機械結(jié)構簡單和運動軌跡計算復雜化的特征，其最顯著的優(yōu)點是機床基本性能高，精度相當于坐標測量機，比傳統(tǒng)的加工中心高2—10倍，剛度為傳統(tǒng)加工中心的5倍，在輪廓加工速度66m／min時，效率相當于傳統(tǒng)加工中心的5～10倍。6條“腿”結(jié)構的加工中心的實例有，英國G1DDINCS&LEWIS公司的VARIAX(變異型)加工中心，瑞士GEODETIES公司的HEXXAPOH(六足動物)加工中心，美國INGERSOLL的OCTAHEDRAL．HEXAPOD(八面體的六足動物)加工中心和俄羅斯LAPIK公司的TM系列加工中心。隨著這種結(jié)構技術的成熟和發(fā)展，預示著數(shù)控機床技術將進入一個重大變革和創(chuàng)新的時代。
(3)數(shù)控機床功能的多樣化
隨著計算機技術的飛速發(fā)展，數(shù)控機床的功能越來越多，具體表現(xiàn)如下。
①用戶界面圖形化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。當前，Internet、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮／放功能的實現(xiàn)。
②科學計算可視化�？茖W計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息�？梢暬�技術與虛擬環(huán)境技術相結(jié)合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術領域，可視化技術可用于CAD／CAM，例如，自動編程設計、多數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
3.插補和補償方式多樣化。插補方式有直線插補、圓弧插補、圓柱插補，空間橢圓曲面插)L、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A，B，c樣條)、多項式插補等。補償功能有間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償功能等。
④內(nèi)裝高性能數(shù)控系統(tǒng)。內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接使用梯形囤或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床、銑床的標準PLC用戶程序?qū)嵗�，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。
⑤多媒體技術應用。多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控拄術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面具有重大的應用價值。

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